Способ изготовления индикаторных устройств на жидких кристаллах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ (<<) 496853

Союз Соввтскнх

Социо алмстмчеоиа

Республик (6)) дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 12.07.74 (21) 2045870/26-25

Я (5l) М. Кл.

6 02 F 1/07 с присоединением заявки W (ЯЗ) Приоритет Гвеударствееыа иаметет

Вевета Мваетроа СССР ао делам кзааретекаа и етхрытак (43) 0публиковаио05.10.78.бюллетень Ю 37 (53) УД 666.1. . 056:539. . 23:621. 793 (088.8) (46) Дата опубликования описания ав. %13 (ТЯ) Авторы .изобретения

В. С. Б, М. К. Брко, а. А. Б„, И. В. Мап.кав н О. С. Сотников (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗ?ОТОВЛЕНИЯ ИНДИКАТОРНЫХ

УСТРОЙСТВ HA ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

Изобретение относится к способам изготовления устройств на жидких кристаллах, работающих на эффекте динамического рассеяния нлн деформации ориентированных фаз н используемых в индикаторных устройствах, оптических модуляторах, матрицах н т,п, Известные жидкокристаллические приборы конструктивно выполняют в виде плоской кюветы, образуемой двумя параллельными стеклянными пластинами, на внутренних поверхностях которых нанесены элек- 16 тропроводящне покрытия. Кювету заполняют жидкокристаллическим материалом.

В устройствах, работающих s режиме динамического рассеяния н получивших наи-. более широкое распространение, прн пропускантти тока через кювету жидкокрнсталлнческнй материал мутнеет.

Известные способы изготовления устройств на жидких кристаллах не позволяют получать приборы с большой крутнзной вольт-контрастной характеристики н с хо- тф рошнм защнтным покрытием на электродах, предотвращающим коррозию электродов н электвохнмнческое разрушение жидкого кристалла на электродах.

Широко используемый способ изготовления устройств на жидких кристаллах включает следующие основные операции: изготовление пластин кювет устройства н нанесение на ннх электродов (прнчем хотя бы на одну нз пластин электроды наносят нэ прозрачного материала), сборку кювет, занолненне кювет устройства жидким кристаллом н нх герметизацию. Кроме того, известен способ изготовления устройств на жидких кристаллах, по которому перед операцией сборки кювет производят обработку поверхностей пластин кювет с нанесенными на ннх электродамн поверхностно-активнымн веществами. Обработка поверхностей пластин производится для увеличения крутизны вольт-контрастной характеристики устройств, получення оптически однородного, прозрачного жидкого кристалла,.создания. покрытия на электродах, предохраняющих нх от коррозии. Обработку осуществляют способом осаждения поверхностно-активных веществ нз объема водных или органн-196853 ческих растворов. При такой обработке на поверхности пластин осаждаются мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ, которые олужат покрытием и ориентирующей матрицей для жидкого кристалла.

Однако при таких спосооах изготовления устройств на жидких кристаллах невозможно получение совершенной структуры покрытия на электродах. Это выражается в неоднородности толщины осажденных слоев, нарушении структуры осажденных слоев под влиянием .микронеоднородностей поверхности пластин кювет и, как следствие, небольшая крутизна вольт-контрастной характеристики, слабые противокоррозионные свойства получаемого покрытия и слабая защита жидкого кристалла от электрохимического разрушения на электродах.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что операцию обработки внутренних поверхностей пластин кювет поверхностно-активными веществами производят путем проведения пластин через границу раздела фаз жидкость-газ, на которой предварительно формируют нерастворимый в жидкости мономолекулярный слой органического или элементоорганического поверхностно-активного вещества, а в жидкую фазу добавляют вещества, улучшающие адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин кювет.

После очистки пластины закрепляют в кассете так, чтобы внутренние поверхности пластин кювет с нанесенными на них электродами, были открыты, и погружают в ванну с водой. Затем на очищенную водную поверхность наносят раствор модифицирующего поверхностно-активного вещества в летучем несмешивающемся с водой органическом растворителе. Количество наносимого поверхностно-активного вещества выбирают таким, чтобы на поверхности ванны образовался разреженный мономолекулярный слой. Поверхность, занимаемая мономолекулярным слоем, ограничена по параметру: с трех сторон краями ванны. а с четвертой стороны подвижным барьером, скользящим по краям ванны так, что вода легко проходит под барьером при его движении. Для молекул поверхностно-активного вещества, находящихся на поверхности, барьер явчяется непроницаемым. Далее, контролируя поверхностное натяжение воды, уменьшают с помощью барьера площадь, занимаемую мономолекулярным слоем. При увеличении поверхностной концентрации молекул поверхностно-активного вещества возникает взаимодействие между молекулами мономолекулярного слоя, и они ориентируются нормально к поверхности раздела фаз. В таком упорядоченном слое гидрофильные группы молекул обращены к водной фазе, а гидрофобные концы молекул — к газовой фазе, например к воздуху. По своей структуре такие мономолекулярные слои близки к двухмерному жидкому кристаллу смектического типа. В присутствии плотного мо u.÷oëeêóëÿðíoão слоя поверхностно-активного вещества поверхностное натяжение воды может уменьшаться на величину 10-50 дин/см.

После того, как сформирован плотный мономолекулярный слой, кассету с пластинами медленно вытягивают из жидкости в о газовую фазу через границу. раздела фаз.

Плоскость пластин обычно располагают перпендикулярно к границе раздела фаз. При этом мономолекулярный слой осаждается на пластины так, что гидрофильные группы обращены к пластинам, а гидрофобные груп15 пы молекул — наружу. Во время вытягивания кассеты угол смачивания поверхности пластин острый и пластины выходят из воды сухими. Скорость движения пластин может быть заключена в интервале 0,001 — 1 см/с.

Мономолекулярные слои, осажденные описанным выше способом, могут сглаживать микронеоднородности на твердых подложках и обладают электроизолирующими свойствами. Для увеличения прочности мономолекулярного слоя и улучшения адгезии к пластинам в водную фазу добавляют, соли многовалентных металлов, например ВаС12.

Процесс осаждения мономолекулярных слоев можно производить многократно на одну и ту же подложку, причем эффект сглаживания микронеоднородностей усили30 вается, Такие мономолекулярные слои обладают хорошей адгезией к подложке и сильным ориентирующим воздействием на прилегающие к нему молекулы жидкого кристалла.

Хотя на практике наиболее приемлемым является сочетание вода-воздух, в качестве жидкой фазы могут быть использованы любые полярные растворители, на которых имеют возможность существовать стабильные мономолекулярные слои поверхностно-ак40 тивных вешеств, а в качестве газообразной фазы — любой газ или смесь газов, неразрушающих мономолекулярный слой.

Формула изобретения

1. Способ изготовления индикаторных устройств на жидких кристаллах, включающий изготовление пластин кювет и нанесение на них прозрачных электродов, обработку внутренних поверхностей пластин кювет поверхностно-активными веществами, нанесение защитного покрытия на электроды, сборку кювет, наполнение кювет жидким кристаллом и их герметизацию, отличающийся тем, что, с целью улучшения защитного покрытия на

55 электродах, степени однородности ориентации жидкого кристалла и увеличения вольтконтрастной характеристики, обраоотку внутренних поверхностей пластин кювет поверх496853 6

Составитель О. Бутягин

Редактор Т. Колоднева Техред О. Луговая Корректор А. Кравченко

Заказ 5468/1 Тираж 62! Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Сов«та Министров СССР по делам изобретений и открытий

I I 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ностно-активными веществами производят путем проведения пластин через границу раздела фаз жидкость-газ, на которой предварительно формируют нерастворимый в жидкости мономолекулярный слой органического или элементоорганического поверхностно-активного вешества, а в жидкую фазу добавляют вещества, улучш аюшие адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин -кювет.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для обработки в качестве поверхностноактивных веществ выбирают такие молекулы, которые способны к полимеризации или конденсации, например а -цетил акроловая кислота, а в качестве веществ, улучшающих адгезию мономолекулярного слоя к поверхности пластин кювет, применяют соли многовалентных металлов, на пример ВаС1, в концентрации 10 в — 10 4 моль/л.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения защиты электродов и жидкого кристалла от электрохимического разложения, пластины кюветы проводят через границу раздела фаз жидкость-газ не менее двух раз.